Tema 8: Capacitores

 Los Capacitores: Definición, Funcionamiento y Tipos

Los capacitores, también llamados condensadores, son componentes electrónicos cuya función principal es almacenar energía eléctrica en forma de campo eléctrico. Son ampliamente utilizados en circuitos electrónicos para filtrar, suavizar, acoplar señales, y regular tensiones.


1. Definición de Capacitor

Un capacitor está formado por dos placas conductoras separadas por un material aislante llamado dieléctrico.
Cuando se aplica un voltaje entre sus placas, estas almacenan cargas opuestas, acumulando energía temporalmente.



La cantidad de carga que un capacitor puede almacenar se denomina capacitancia y se mide en faradios (F).

donde:

  • C = capacitancia

  • Q = carga almacenada

  • V = voltaje aplicado

2. Funcionamiento del Capacitor

El capacitor no permite el paso continuo de corriente, pero sí permite el movimiento inicial de carga cuando se conecta a una fuente.

  • Durante la carga: se acumulan cargas en las placas y circula corriente momentáneamente.

  • Durante la descarga: libera su energía hacia el circuito, entregando corriente durante un breve intervalo.


Esta propiedad lo vuelve esencial para:

  • suavizar voltajes,

  • almacenar energía temporal,

  • bloquear señales de corriente continua,

  • permitir el paso de señales alternas.

3. Tipos de Capacitores

Los capacitores se clasifican según su material dieléctrico y sus características de operación.

A. Capacitores Cerámicos



  • Pequeños, económicos y sin polaridad.

  • Usados en filtrado de alta frecuencia y desacoplo.

  • Valores típicos: pF a nF.

B. Capacitores Electrolíticos



  • Tienen polaridad, deben conectarse correctamente (+ y –).

  • Ofrecen alta capacidad en un tamaño reducido.

  • Utilizados en fuentes de alimentación y filtrado de baja frecuencia.

  • Valores típicos: µF a cientos de µF.

C. Capacitores de Tántalo



  • También polarizados.

  • Más estables y fiables que los electrolíticos, pero más costosos.

  • Comunes en circuitos electrónicos sensibles.

D. Capacitores de Película (poliéster, polipropileno)



  • Alta estabilidad y baja pérdida.

  • Sin polaridad.

  • Usados en audio, temporizadores y circuitos de precisión.

E. Capacitores Variables





  • Valor ajustable manualmente.

  • Utilizados en radios, antenas y sistemas de sintonía.

4. Parámetros Importantes



  • Capacitancia (C): capacidad de almacenamiento (F).

  • Tensión nominal (V): máximo voltaje que soporta sin dañarse.

  • Polaridad: importante en electrolíticos y tántalo.

  • ESR (Resistencia Serie Equivalente): afecta al rendimiento en altas frecuencias y potencia.

5. Medición del Capacitor

Los capacitores pueden medirse mediante un capacímetro o un multímetro con función de capacitancia.




Procedimiento básico:

  1. Asegurarse de que el capacitor esté descargado.

  2. Seleccionar el rango adecuado en el multímetro.

  3. Conectar las puntas en los terminales del capacitor.

  4. Leer el valor en la pantalla.

6. Capacitores SMD

Estructura :Los capacitores SMD consistenen un bloque rectangular de cerámica dieléctrica en el cual se intercalan una serie de electrodos de metales preciosos. Esta estructura permite obtener altos valores de capacitancia por unidad de volumen, los electrodos internos se encuentran conectados a los terminales laterales.
Manufactura : El material crudo dieléctrico es finamente molido y cuidadosamente mezclado. Luego es calentado a temperatura entre los 1100 y 1300 °C para alcanzar la composición química requerida. La masa resultante se vuelve a moler y se agregan materiales adicionales para alcanzar las propiedades eléctricas necesarias.


Estos capacitores se identifican por su dimensiones; por ejemplo los de tipo 0805 tienen una largo de 8 mm y un ancho de 5mm. Puede ocurrir que no tengan ninguna marcación sobre su cuerpo porque el fabricante los identifica por el tamaño y el color. Otros fabricantes los marcan con un sistema codificado o de código reducido debido a su pequeño tamaño.

La codificación del valor consiste en una letra seguida por un número, la letra corresponde a la mantisa o valor significativo indicado en la tabla inferior y el número corresponde a la cantidad de ceros que se deben agregar a la mantisa, obteniéndose el resultado en pF



Ejemplos:S4 indica 47nF ( 4.7 x 104 pF = 47.000 pF )A2 indica 100 pF ( 1.0 x 102 pF )A3 indica 1 nF ( 1.0 x 103 pF = 1000 pF )Los capacitores cerámicos SMD requieren un trato muy especial porque es suficiente con tocarlos con un soldador sobrecalentado para alterar su valor o fisurarlos. Inclusive muchas veces son afectados por un inapropiado proceso de soldadura (shock térmico) que los afecta de modo tal que suelen fallar algunos meses después de su salida de la planta de producción.


Capacitores de Tantalio SMD Los capacitores de tantalio son ampliamente usados para proveer valores de capacitancia mayores a aquellos que pueden obtener en los capacitores cerámicos. Como resultado de diferentes formas de construcción y requerimientos los encapsulados son distintos. Los siguientes vienen especificados en las normas de la EIA

Identificación de condensadores SMD

Los condensadores SMD se pueden identificar según el color del material cerámico de su cuerpo.

  • Los condensadores cerámicos como los de NPO y COG suelen estar disponibles en color blanco. Su capacitancia es baja, oscilando entre 1 pF y 10 pF.
  • Los condensadores cerámicos como el X7R y el X5R suelen estar disponibles en color marrón claro. Su capacitancia varía entre nF y µF.
  • Los condensadores cerámicos como el Y5V y el Z5U suelen estar disponibles en color negro o marrón oscuro. Su rango de capacitancia es muy amplio; sin embargo, son extremadamente no lineales y generan una baja capacitancia a alto voltaje.
  • La capacitancia del condensador debe medirse con precaución a diferentes voltajes.


Capacitores Electrolíticos SMD Los capacitores electrolíticos soncada vez más usados en los diseños SMD. Sus muy altos valores de capacitancia combinado con su bajo costo los hace particularmente útiles en diferentes áreas.A menudo tienen en su parte superior marcado el valor de capacidad y tensión de trabajo.

 Se usan dos métodos básicos, uno consiste en incluir su valor de capacidad en microfaradios (uF), y el otro emplea un código. Si estamos en presencia del primer método un código de33 6Vindicaría un capacitor de 33 uF con una tensión de trabajo de 6 voltios.El sistema de codificación alternativo emplea letras seguidos de tres dígitos, la letra indica el nivel de tensión como se encuentra definido en la siguiente tabla, los dígitos expresan el valor de capacidad en picofaradios, al igual que en el resto de los sistemas de codificación con dígitos, los dos primeros números dan las cifras significativasy el tercero es el multiplicador. Por Ej:G106nos indica que el capacitor trabaja a 4 voltios y su capacidad es de 10 uF (10 x 10^6 picofaradio


6. Aplicaciones de los Capacitores



  • Filtrado: reducción del rizado en fuentes de alimentación.

  • Acoplamiento y desacoplamiento: permitir el paso de AC y bloquear DC.

  • Temporización: en conjunto con resistores (circuitos RC).

  • Sintonización: en radios y antenas.

  • Almacenamiento: breve suministro de energía en flashes, cámaras o UPS.




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